DE102006019231A1

DE102006019231A1 - Joining connection, joining element and method for inserting a joining element into a component

Info

Publication number: DE102006019231A1
Application number: DE102006019231A
Authority: DE
Inventors: Peter Strempel
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-11-08
Also published as: US20070253770A1

Abstract

Um insbesondere auch bei einer Fügeverbindung zwischen einem Fügeelement (6) und einem Bauteil (2) aus Edelstahl eine zuverlässige formschlüssige Verbindung zu ermöglichen, wird durch partielles Abscheren und Verschieben von Schaftmaterial (20) gegen eine Bauteilunterseite (22) eine axiale Sicherung ausgebildet. Hierdurch wird trotz geringer Umformgrade eine zuverlässige formschlüssige Verbindung bei Einpressmuttern oder Einpressbolzen ausgebildet.In order to enable a reliable form-fitting connection, especially in the case of a joint between a joining element (6) and a component (2) made of stainless steel, axial securing is formed by partially shearing off and shifting shaft material (20) against a component underside (22). As a result, despite the low degree of deformation, a reliable positive connection is formed in the case of press-in nuts or press-in bolts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zwischen einem Bauteil und einem in ein Bauteilloch formschlüssig eingesetzten Fügeelement sowie ein Fügeelement für eine derartige Fügeverbindung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einsetzen eines Fügeelements in ein Bauteilloch eines Bauteils, wobei das einen Schaftbereich aufweisende Fügeelement mit dem Schaftbereich in das Bauteilloch eingesetzt und zur Ausbildung einer formschlüssigen axialen Sicherung gegen eine Matrize gepresst wird.The The invention relates to a joint connection between a component and a form-fitting inserted into a component hole joining element as well as a joining element for one Such joint connection. The invention further relates to a method for inserting a Add element in a component hole of a component, wherein the one shaft region having joining element used with the shaft portion in the component hole and training a form-fitting axial fuse is pressed against a die.

Unter Fügeelement werden hierbei insbesondere so genannte Einpressmuttern oder auch Einpressbolzen verstanden, die in ein Bauteil, insbesondere Blech, formschlüssig eingepresst werden und an denen weitere Befestigungselemente wie Schrauben und/oder Muttern zur Befestigung weiterer Bauelemente befestigt werden können.Under joining element In particular, so-called press-in nuts or press-fit bolts are used here understood that pressed into a component, in particular sheet metal, positive fit and where other fasteners such as screws and / or Nuts for attaching other components can be attached.

Ein derartiges Fügeelement ist beispielsweise aus der EP 0 784 168 A1 zu entnehmen. Die darin beschriebene Niet- oder Einpressmutter weist in ihrem Kopfbereich einen ringförmigen Kragen auf, an den sich ein hülsenförmiger Schaft mit Innengewinde anschließt. Das Fügeelement wird in ein vorgelochtes Bauteil eingesetzt und ein über die Unterseite des Bauteils überstehender Teil des Schafts wird mit Hilfe einer Matrize umgeformt, so dass sich ein an der Unterseite des Bauteils umlaufender Ringvorsprung am Fügeelement ausbildet. Neben dieser axialen Sicherung sind zur Verdrehsicherung an der Unterseite des Kragens zusätzlich sich radial erstreckende stegartige Vorsprünge vorgesehen, die in die Bauteiloberfläche eingepresst werden.Such a joining element is for example from the EP 0 784 168 A1 refer to. The rivet or press-in nut described therein has an annular collar in its head region, to which a sleeve-shaped shaft with internal thread adjoins. The joining element is inserted into a pre-punched component and a part of the shaft projecting beyond the underside of the component is reshaped with the aid of a die, so that an annular projection projecting on the underside of the component forms on the joining element. In addition to this axial securing additionally radially extending web-like projections are provided to prevent rotation on the underside of the collar, which are pressed into the component surface.

Die Verwendung von korrosionsbeständigen Stählen, insbesondere so genannte Edelstähle, für die Bleche bzw. Bauteile erfordern, dass auch die Fügeelemente aus einem korrosionsbeständigen Stahl bzw. Edelstahl ausgebildet sind. Edelstahl-Fügeelemente weisen im Vergleich zu herkömmlichen Stahl-Fügeelementen jedoch einen geringeren Umformgrad auf, das Edelstahl-Fügeelement kann daher nur vergleichsweise schlecht umgeformt werden. Die bei herkömmlichen Stahl-Fügeelementen eingesetzten Geometrien sowie Umformverfahren lassen sich daher nicht auf Edelstahl-Fügeelemente übertragen.The Use of corrosion-resistant steels, in particular so-called stainless steel, for the Sheet metal or components require that the joining elements made of a corrosion-resistant steel or Stainless steel are formed. Stainless steel joining elements show in comparison to conventional steel joining elements However, a lower degree of deformation, the stainless steel joining element Therefore, it can only be transformed relatively poorly. The at usual Steel joining elements used geometries and forming processes can therefore be not transferred to stainless steel joining elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere auch bei der Verwendung von Edelstahl-Fügeelementen eine sichere und zuverlässige Fügeverbindung zwischen dem Bauteil und dem Fügeelement zu ermöglichen.Of the Invention is the object of the invention, especially in the Use of stainless steel joining elements a safe and reliable joint connection between the component and the joining element to enable.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fügeverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist zur Ausbildung eines axial wirkenden Formschlusses zwischen dem Fügeelement und dem Bauteil ein partielles Abscheren von Schaftmaterial und Verschieben des Schaftmaterials gegen die Bauteilunterseite Richtung vorgesehen.The The object is achieved by a joint connection with the features of claim 1. Thereafter, the formation of a axially acting positive connection between the joining element and the component partial shearing off of shaft material and displacement of the shaft material against the component lower side direction provided.

Unter Abscheren wird ein Abtrennen des Schaftmaterials verstanden. Partielles Abscheren bedeutet, dass das Schaftmaterial nicht vollständig vom Schaftbereich abgetrennt wird. Vielmehr verbleibt an einer Seite eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem teilweise abgescherten Material mit dem verbleibenden Schaftmaterial. Die Formveränderung des Schaftbereichs zur Ausbildung des Formschlusses wird also dadurch erreicht, dass eine Matrize Schaftmaterial lediglich in Axialrichtung „einschneidet" und gleichzeitig das derart partiell abgescherte Material gegen die Bauteilunterseite verschiebt. Im Unterschied zu den herkömmlichen Umformverfahren erfolgt daher eine teilweise Materialtrennung. Durch diese Maßnahme wird trotz eines nur geringen Umformgrades auch bei Edelstahl-Fügeelementen die Möglichkeit einer sicheren und zuverlässigen Fügeverbindung geschaffen. Das Bauteil ist daher zwischen einer Kopfauflagefläche des Fügeelements auf der Bauteiloberfläche und dem gegen die Bauteilunterseite geschobenem Schaftmaterial eingepresst.Under Shearing is understood as a separation of the shaft material. partial Shearing means that the shaft material is not completely removed from the shaft Shank area is separated. Rather, it stays on one side a cohesive Connection between the partially sheared material with the remaining shaft material. The change in shape of the shaft area to form the positive connection is thus achieved in that a die shank material "cuts in" only in the axial direction and at the same time the thus partially sheared off material against the bottom of the component shifts. In contrast to the conventional forming process takes place therefore a partial material separation. This measure will despite a low degree of deformation even with stainless steel joining elements the possibility a safe and reliable Retaining compound created. The component is therefore between a head rest surface of the Add element on the component surface and the pushed against the component bottom shaft material pressed.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung sind durch das Abscheren um den Umfang verteilt mehrere diskrete Sicherungsnasen ausgebildet. Das Abscheren erfolgt daher nicht über den gesamten Umfang sondern nur partiell an diskreten Umfangsbereichen. Dieses in Umfangsrichtung partielles Abscheren hat den besonderen Vorteil, dass die erforderliche Scherkraft gering gehalten ist. Gleichzeitig wird der Schaftbereich nur an einzelnen diskreten Stellen durch die Materialabscherung geschwächt.According to one expedient further education are by shearing off to the extent distributed several discrete security noses formed. Shearing off is therefore not over the entire circumference but only partially on discrete peripheral areas. This partial circumferential shearing has the special Advantage that the required shearing force is kept low. At the same time, the shaft area only becomes discrete at individual locations weakened by the material shearing.

Im Hinblick auf ein einfaches Einpressverfahren weist der Schaftbereich eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur mit überstehenden Formelemente auf. Diese überstehenden Formelemente werden partiell abgeschert. Bei dieser Ausführungsvariante ist es daher möglich, mit einem kreisringförmig ausgebildeten Gegenhalter bzw. Matrize in einfacher Art und Weise die einzelnen um den Umfang verteilten Sicherungsnasen durch das Abscheren auszubilden.in the With regard to a simple press-fitting method, the shank region a deviating from a circular outer contour with protruding mold elements on. This supernatant Moldings are partially sheared off. In this embodiment is it therefore possible with a circular ring trained counterholder or die in a simple manner the individual around the circumference distributed security noses by the Shear training.

Bevorzugt weist hierbei der Schaftbereich eine mehreckige, insbesondere sechseckige Außenkontur auf. Die einzelnen Eckbereiche dieser Außenkontur bilden hierbei die überstehenden Formelemente. Der Schaft ist bei der Wahl einer sechseckigen Außenkontur nach Art einer hexagonalen Mutter ausgebildet. Durch die Begrenzung auf wenige Eckbereiche, beispielsweise auf vier bis acht Eckbereiche, ist auf zum einen eine zuverlässige axiale Sicherung erreicht, die hohen Auszugskräften widersteht. Zum anderen ist hierbei die notwendige Scherkraft durch die Begrenzung auf eine geringe Anzahl von abzuscherenden Eckbereichen gering gehalten.In this case, the shank region preferably has a polygonal, in particular hexagonal outer contour. The individual corner regions of this outer contour in this case form the projecting form elements. The shaft is formed in the choice of a hexagonal outer contour in the manner of a hexagonal nut. By limiting to a few corner areas, for example, four to eight corner areas, is on the one hand a reliable axial Siche reached, the high pull-out forces resists. On the other hand, the necessary shear force is minimized by limiting it to a small number of corner areas to be removed.

Die in radialer Richtung außen liegenden Begrenzungen der Formelemente bzw. der Eckbereiche definieren einen Außenkreis. Dessen Durchmesser ist in einer bevorzugten Ausgestaltung kleiner oder gleich dem Durchmesser eines durch das Bauteilloch definierten weiteren Außenkreises. Das heißt der maximale Außendurchmesser des Schafts ist derart bemessen, dass der Schaft ohne Verformung des Bauteils durch das Bauteilloch hindurchgeführt werden kann. Im Unterschied zu so genannten Rändelmuttern, die an ihrem Außenumfang eine Rändelung aufweisen, die für eine Verdrehsicherung eine formschlüssige Verbindung mit der Lochinnenwand des Bauteillochs bilden, ist hier ein verformungsfreies Einsetzen in das Bauteilloch vorgesehen.The in the radial direction outside define the boundaries of the form elements or the corner regions an outer circle. Its diameter is smaller in a preferred embodiment or equal to the diameter of a defined by the component hole further outer circle. This means the maximum outside diameter of the shaft is dimensioned such that the shaft without deformation of the component can be passed through the component hole. In difference to so-called knurled nuts, the on its outer circumference have knurling, the for an anti-rotation a positive connection with the hole inner wall form the Bauteilillochs, here is a deformation-free insertion provided in the component hole.

Um neben der axialen Sicherung zugleich auch eine Verdrehsicherung des Fügeelementes bezüglich des Bauteils zu gewährleisten, weist das Bauteilloch ebenfalls eine von der Kreisform abweichende Außenkontur auf, die an die Außenkontur des Schafts angepasst ist. Zwischen dem Bauteilloch und dem Schaft wird eine in Dreh- oder Rotationsrichtung um die Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet, ohne dass eine Bauteilverformung beim Setzvorgang erfolgt.Around in addition to the axial securing at the same time also a rotation of the joining element in terms of to ensure the component The component hole also has a deviating from the circular shape outer contour on, to the outer contour of the shaft is adjusted. Between the component hole and the shaft becomes a positive connection in the rotational or rotational direction about the axial direction formed without a component deformation takes place during the setting process.

Alternativ oder ergänzend zu dieser Verdrehsicherung sind die einzelnen Sicherungsnasen in die Bauteilunterseite eingeformt. Hier erfolgt ein Umformvorgang an der Bauteilunterseite, wodurch über den Umfang verteilt mehrere in Drehrichtung wirksam formschlüssige Verbindungen ausgebildet werden.alternative or in addition to this rotation, the individual safety noses are in the component base is molded. Here is a forming process on the underside of the component, whereby distributed over the circumference several effectively positive locking in the direction of rotation Connections are formed.

Um hierbei eine ausreichend gute Verdrehsicherung zu erzielen, sind die einander benachbarten Sicherungsnasen voneinander beabstandet. Vorzugsweise beträgt der Abstand hierbei etwa zumindest die Hälfte der in Umfangsrichtung betrachteten Breite der Sicherungsnasen. Zwischen aufeinanderfolgenden Sicherungsnasen sind daher an der Lochwand Sicherungsstege gebildet, die eine ausreichende Stegbreite aufweisen, um die erforderlichen Drehkräfte für die Verdrehsicherung aufnehmen zu können.Around In this case, to achieve a sufficiently good rotation, are the adjacent locking lugs spaced from each other. Preferably the distance here about at least half in the circumferential direction considered width of the safety lugs. Between successive Safety noses are therefore formed on the hole wall securing webs, which have a sufficient web width to the required torques for the To take against rotation.

Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Bauteil im Bereich der Sicherungsnasen und vorzugsweise insgesamt durch den Setzvorgang des Fügeelements unverformt bleibt. Im Vergleich zum Ausgangszustand ohne das eingesetzte Fügeelement unterliegt das Bauteil also keiner Formänderung. Dies ist insbesondere bei hoch- und höchstgenauen Bauteilen von Vorteil, bei denen ansonsten die Gefahr bestünde, dass durch den Setzvorgang der Fügeelemente Verwerfungen im Bauteil und damit Bauteilungenauigkeiten entstehen könnten. Auch bei hoch- und höchstfesten Bauteilen, bei denen eine Umformung nicht oder nur schwer möglich ist, ist dies von Vorteil.Farther is provided in a preferred embodiment that the component in the area of the safety lugs and preferably in total by the Setting process of the joining element remains undeformed. Compared to the initial state without the used joining element Subject to the component so no change in shape. This is special at high and highest accuracy Components of advantage, which would otherwise be the danger that by the setting process of the joining elements Faults in the component and thus component inaccuracies could arise. Also at high and very high strength Components where reshaping is difficult or impossible this is an advantage.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Fügeelement für eine derartige Fügeverbindung, wobei der Schaft des Fügeelements eine mehreckige, insbesondere sechseckige Außenkontur aufweist. Die im Hinblick auf die Fügeverbindung ausgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Fügeelement anzuwenden.The Task is according to the invention still solved through a joining element for one such joint connection, the shank of the joining element has a polygonal, in particular hexagonal outer contour. The im Regard to the joint connection executed Advantages and preferred embodiments are mutatis mutandis the joining element apply.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Auch für das Verfahren gilt, dass die im Hinblick auf die Fügeverbindung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sinngemäß auf das Verfahren zu übertragen sind.The The object is further achieved by a method with The features of claim 11. Also applies to the method that the with regard to the joint connection cited To transfer advantages and preferred embodiments mutatis mutandis to the process are.

Die Matrize weist eine Bohrung auf, in die der über die Bauteilunterseite überstehende Teil des Fügeelements beim Ausbilden der Fügeverbindung eintaucht. Gleichzeitig bildet das vordere Matrizenende einen Scherbereich aus, mit dessen Hilfe das partielle Abscheren erfolgt. Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist der Scherbereich als ein über eine Matrizenoberseite überstehender Scherringes ausgebildet. Durch diese Maßnahme dringt daher die Matrize tiefer in das Bauteil ein und im Vergleich zu einer Matrize mit einer ebenen Matrizenoberseite wird mehr Material abgeschert und verschoben und das verschobene Material dringt tiefer in das Bauteil ein.The Die has a bore into which the projecting beyond the underside of the component Part of the joining element when forming the joint connection dips. At the same time, the front die end forms a shear area with the help of which partial shearing takes place. According to one expedient development is the shear area as a over a Matrizenoberseite überstehender Scherringes trained. By this measure, therefore, penetrates the die deeper into the component and compared to a die with a flat Matrizenoberseite more material is sheared off and shifted and the shifted material penetrates deeper into the component.

Bevorzugt verjüngt sich die Bohrung im Scherbereich der Matrize zu ihrem vorderseitigen Ende insbesondere konisch. Durch diese Maßnahme steht nur ein geringer Teilbereich der Bohrungswand in Kontakt mit dem Schaft und es ist ein Freiraum zwischen der Bohrungswand und dem Schaft gebildet. Hierdurch werden die Auszugskräfte beim Zurückziehen der Matrize nach erfolgtem Setzvorgang gering gehalten.Prefers rejuvenated the hole in the shear area of the die to its front end especially conical. This measure is only a small Part of the bore wall in contact with the shaft and it is a clearance formed between the bore wall and the shaft. hereby become the pull-out forces when retiring the die kept low after the setting process.

Alternativ zu der Ausgestaltung, bei der der Schaft überstehende Formelemente oder Eckbereiche aufweist, weist in einer zweckdienlichen Ausgestaltung die Matrize einzelne an der Bohrungswand verteilte Scherstegen auf, die zur Ausbildung der einzelnen diskreten Sicherungsnasen Schaftmaterial abscheren und verschieben. Es ist also eine von der kreisrunden Form abweichende Scherkontur an der Matrize ausgebildet. Bei dieser Ausführungsvariante weist der Schaftbereich bevorzugt eine kreisrunde Außenkontur aufweist.alternative to the embodiment in which the shaft protruding form elements or Corner has, points in an expedient embodiment the die has individual shearbars distributed at the bore wall, shearing the shank material to form the individual discrete securing lugs and move. It is therefore deviating from the circular shape Shear contour formed on the die. In this embodiment has the shank region preferably has a circular outer contour.

Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:Embodiments will be described below explained in more detail with reference to the drawing. In each case show in schematic representations:

1 eine Schnittdarstellung durch eine Fügeverbindung zwischen einem Bauteil und einem bolzenförmigen Fügeelement, 1 a sectional view through a joint connection between a component and a bolt-shaped joining element,

2A-2C Schnittdarstellungen durch das Fügeelement und das Bauteil gemäß 1 und einer Matrize in unterschiedlichen Stufen während des Setzvorgangs des Fügeelements, 2A - 2C Sectional views through the joining element and the component according to 1 and a die in different stages during the setting process of the joining element,

3 eine Schnittdarstellung wie in 2C mit einer Matrize gemäß einer ersten Alternative, 3 a sectional view as in 2C with a die according to a first alternative,

4 eine Schnittdarstellung wie in 2C mit einer Matrize gemäß einer zweiten Alternativ, 4 a sectional view as in 2C with a die according to a second alternative,

5A-5B eine Aufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Fügeelement mit einem hexagonalen Schaftbereich, 5A - 5B a top view and a side view of a joining element with a hexagonal shaft portion,

6A eine Aufsicht auf eine Bauteiloberseite mit einem runden Bauteilloch und 6A a plan view of a component top with a round component hole and

6B eine Aufsicht auf eine Baiteiloberseite mit einem hexagonalen Bauteilloch, 6B a view of a Baiteiloberseite with a hexagonal part hole,

7A eine perspektivische Ansicht eines Fügeelements mit einem kreisförmigen Schaftbereich mit einzelnen Sicherungsnasen, 7A a perspective view of a joining element with a circular shaft portion with individual locking lugs,

7B eine Aufsicht auf eine Matrize mit einzelnen diskreten Scherstegen, und 7B a top view of a mold with individual discrete shear bars, and

7C eine Querschnittsdarstellung des Fügeelements 7A zusammen mit der Matrize gemäß 7B im in einem Bauteil eingesetzten Zustand am Ende des Setzvorgangs. 7C a cross-sectional view of the joining element 7A together with the matrix according to 7B in the state used in a component at the end of the setting process.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures are the same acting parts with the same reference numerals Mistake.

Die Fügeverbindung gemäß 1 umfasst ein Bauteil 2 mit einem Bauteilloch 4, in das ein als Bolzen ausgebildetes Fügeelement eingesetzt ist und sowohl in Axialrichtung 8 als auch in Dreh- oder Rotationsrichtung um die Axialrichtung 8 mit dem Bauteil 2 einen Formschluss ausbildet. Das Bauteil 2 und das Fügeelement 6 besteht bevorzugt aus Edelstahl.The joint connection according to 1 includes a component 2 with a component hole 4 into which a joining element designed as a bolt is inserted and both in the axial direction 8th as well as in the direction of rotation or rotation about the axial direction 8th with the component 2 forms a positive connection. The component 2 and the joining element 6 is preferably made of stainless steel.

Das Fügeelement 6 umfasst einen Kopfbereich 10 und liegt im gesetzten Zustand mit der Kopfunterseite auf der Bauteiloberseite 12 auf. An den Kopfbereich 10 schließt sich in Axialrichtung 8 ein Schaftbereich 14 mit einer unrunden Außenkontur an. Im Ausführungsbeispiel weist der Schaftbereich 14 eine hexagonale Außenkontur mit insgesamt sechs sich in Axialrichtung 8 erstreckenden Eckbereichen 15 auf. An den Schaftbereich 14 schließt sich ein Bolzenabschnitt 16 an, der beispielsweise ein hier nicht näher dargestelltes Gewinde trägt. An dem Fügeelement 6 kann ein weiteres Bauteil befestigt werden: Das Fügeelement 6 ist als ein so genannter Einpressbolzen ausgebildet.The joining element 6 includes a head area 10 and is in the set state with the head bottom on the top of the component 12 on. To the head area 10 closes in the axial direction 8th a shaft area 14 with a non-round outer contour. In the exemplary embodiment, the shaft region 14 a hexagonal outer contour with a total of six in the axial direction 8th extending corner areas 15 on. To the shaft area 14 closes a bolt section 16 on, for example, carries a thread not shown here. At the joining element 6 Another component can be attached: The joining element 6 is designed as a so-called press-in bolt.

Zur axialen Sicherung sind am Schaftbereich 14 umlaufend mehrere Sicherungsnasen ausgebildet. Diese weisen eine im Querschnitt gesehen dreieckförmig oder trapezartige Querschnitts- oder Grundfläche auf. Die Sicherungsnasen 18 sind beim Herstellen der Fügeverbindung gebildet durch ein partielles Abscheren von Schaftmaterial 20 und Verschieben desselben gegen die Bauteilunterseite 22. Im Ausführungsbeispiel sind die Sicherungsnasen 18 hierbei zur Ausbildung einer Verdrehsicherung in eine Innenwand des Bauteillochs 4 eingepresst, das heißt die Sicherungsnasen 18 haben beim Herstellen der Fügeverbindung im unteren Bereich des Bauteillochs 4 dieses umgeformt. Die Sicherungsnasen 18 sind in Um fangsrichtung einzelweise angeordnet und voneinander beabstandet. Der Abstand beträgt hierbei etwa die Breite der einzelnen Sicherungsnasen 18 an ihrer dem Kopfbereich 10 abgewandten Grundseite.For axial securing are on the shaft area 14 circumferentially formed a plurality of locking lugs. These have a cross-sectionally triangular or trapezoidal cross-sectional or base surface. The safety noses 18 are formed during the production of the joint connection by a partial shearing of shaft material 20 and moving the same against the underside of the component 22 , In the embodiment, the locking lugs 18 in this case to form a rotation in an inner wall of the component hole 4 Pressed, that is the safety tabs 18 have in the manufacture of the joint connection in the lower part of the component hole 4 this reshaped. The safety noses 18 are arranged in a single direction in the circumferential direction and spaced from each other. The distance here is about the width of the individual locking lugs 18 at her head area 10 facing away from the base.

Aufgrund der durch das Abscheren hervorgerufenen Verdickung gegenüber dem Außendurchmesser d1 des Schaftbereichs 14 im Ausgangszustand (vergl.Due to the thickening caused by the shearing with respect to the outer diameter d1 of the shaft region 14 in the initial state (cf.

2A) ist zugleich auch ein in Axialrichtung wirkender Formschluss ausgebildet. Das Bauteil 2 ist daher zwischen den Sicherungsnasen 18 und dem Kopfbereich 10 drehfest eingeklemmt. Im Ausführungsbeispiel der 1 schließen die Sicherungsnasen 18 mit der Bauteilunterseite 22 plan ab. 2A ) At the same time also acting in the axial direction positive connection is formed. The component 2 is therefore between the safety lugs 18 and the head area 10 non-rotatably clamped. In the embodiment of 1 close the safety tabs 18 with the component underside 22 plan off.

Durch das Abscheren des Schaftmaterials 20 sind in Axialrichtung 8 betrachtet unterhalb der Sicherungsnasen 18 Scherflächen 24 ausgebildet. Im Querschnitt betrachtet liegen diese auf einer Kreislinie eines Kreises mit einem Durchmesser d2, welcher kleiner als d1 ist und dem Innendurchmesser eine Bohrung 28 einer Matrize 26 entspricht, mit dessen Hilfe die Sicherungsnasen 18 ausgebildet werden.By shearing off the shaft material 20 are in the axial direction 8th considered below the safety tabs 18 shears 24 educated. Viewed in cross-section, these lie on a circular line of a circle with a diameter d2, which is smaller than d1 and the inner diameter of a hole 28 a die 26 corresponds, with the help of the safety noses 18 be formed.

Das Setzverfahren wird nachfolgend anhand der 2A-2C erläutert. Zunächst wird das Fügeelement 6 in das Bauteilloch 4 eingesetzt. Das Bauteilloch weist einen Durchmesser d3 auf, welcher größer gleich dem Außendurchmesser d1 des Schaftbereichs 14 ist. Anschließend wird die Matrize 26 gegen das Bauteil 2 verfahren. In deren zylinderförmige Bohrung 28 taucht der Bolzenabschnitt 16 ein. Im Ausführungsbeispiel der 2A-2C weist die Bohrung 28 einen konstanten Innendurchmesser d2 auf, welcher kleiner als der Außendurchmesser d1 des Schaftbereichs 14 ist. Gleichzeitig ist der Durchmesser d2 größer als ein Innendurchmessern d4 des Schaftbereichs 14 (vergl. 5A). Der Innendurchmesser ist hierbei bestimmt durch den minimalen Abstand einander gegenüberliegender Flächen des Schaftbereichs 14. Es gilt daher die Relation d4 < d2 < d1, wobei die Durchmesser vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt sind, dass d2-d4 < (d1-d4) ist, das heißt der Innendurchmesser d2 der Bohrung liegt näher am Innendurchmesser d4 als am Außendurchmesser des Schaftbereichs 14.The setting method is described below with reference to 2A - 2C explained. First, the joining element 6 in the component hole 4 used. The component hole has a diameter d3, which is greater than or equal to the outer diameter d1 of the shaft region 14 is. Subsequently, the die 26 against the component 2 method. In the cylindrical bore 28 the bolt section emerges 16 one. In the embodiment of 2A - 2C has the hole 28 a constant inner diameter d2, which is smaller than the outer diameter knife d1 of the shank area 14 is. At the same time, the diameter d2 is larger than an inner diameter d4 of the shaft portion 14 (Comp. 5A ). The inner diameter is determined by the minimum distance of opposing surfaces of the shaft portion 14 , Therefore, the relation d4 <d2 <d1 applies, wherein the diameters are preferably matched to one another such that d2-d4 <(d1-d4), that is, the inner diameter d2 of the bore is closer to the inner diameter d4 than to the outer diameter of the shaft area 14 ,

Durch diese Durchmesser-Relationen werden daher die Eckbereiche 15 teilweise abgeschert, das teilweise abgescherte Schaftmaterial 20 wird von der Matrize 26 vor sich her gegen die Bauteilunterseite 22 geschoben und im Ausführungsbeispiel auch in das Bauteil 2 eingepresst. Dabei taucht der Schaftbereich 14 um eine Schertiefe in die Bohrung 28 ein. Die Schertiefe entspricht der Länge der Scherflächen 24 in Axialrichtung. Schließlich schlägt die Matrize 26 mit ihrer Vorderseite gegen die Bauteilunterseite 22 an und der Einpressvorgang ist beendet. Während dieses Einpressvorgangs wird mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Gegenhalters der Kopfbereich 10 gegen die Zustellbewegung der Matrize 26 gehalten. Anschließend wird die Matrize 26 wieder vom Schaftbereich 14 und vom Bolzenabschnitt 16 abgezogen.Due to these diameter relations, therefore, the corner areas 15 partially sheared off, the partially sheared shaft material 20 is from the matrix 26 in front of him against the underside of the component 22 pushed and in the embodiment also in the component 2 pressed. The shaft area dives 14 about a shear depth in the hole 28 one. The shear depth corresponds to the length of the shear surfaces 24 in the axial direction. Finally, the matrix beats 26 with its front against the component underside 22 on and the press-in process is completed. During this Einpressvorgangs is using a counterpart, not shown here, the head area 10 against the advancing movement of the die 26 held. Subsequently, the die 26 again from the shaft area 14 and the bolt section 16 deducted.

Die Durchmesser-Relationen sowie die Schertiefe sind nunmehr derart aufeinander abgestimmt, dass der im gesetzten Endzustand durch die Sicherungsnasen 18 gebildete Außendurchmesser d5 vorzugsweise etwa 10-30% und insbesondere 20% größer als der Außendurchmesser d3 des Bauteillochs 4 ist. Hierdurch ist ein zuverlässiger axialer Formschluss ausgebildet, der auch hohen Auszugskräften standhält.The diameter relationships and the shear depth are now matched to one another such that the set in the final state by the locking lugs 18 formed outer diameter d5 preferably about 10-30% and in particular 20% larger than the outer diameter d3 of the component hole 4 is. As a result, a reliable axial positive locking is formed, which withstands high extraction forces.

In der Ausführungsvariante gemäß 3 ist vorgesehen, dass die Bohrung 28 der Matrize 26 sich nach vorne konisch verjüngt, das heißt im vorderen Scherbereich der Matrize 26, mit dem die Scherung ausgeführt wird, weist die Bohrung 28 ihren geringsten Innendurchmesser auf. Außerhalb des Scherbereichs ist daher ein Freiraum 30 zwischen der Bohrungsinnenwand und dem Schaftbereich 14 bzw. Bolzenabschnitt 16 gebildet. Es besteht daher nur eine sehr geringe ring- oder linienförmige Kontaktfläche zwischen der Matrize 26 und dem Schaftbereich 14, so dass die Reibungskräfte beim Zurückziehen der Matrize 26 und damit die auf das Fügeelement 6 wirkenden Auszugskräfte beim Zurückziehen der Matrize möglichst gering sind.In the embodiment according to 3 is provided that the bore 28 the matrix 26 tapered conically towards the front, that is in the front shear area of the die 26 , with which the shear is executed, points the hole 28 their smallest inner diameter. Outside the shear area is therefore a free space 30 between the bore inner wall and the shaft area 14 or bolt section 16 educated. There is therefore only a very small annular or linear contact surface between the die 26 and the shaft area 14 , so that the friction forces when retracting the die 26 and thus the on the joining element 6 acting pull-out forces when retracting the die are minimized.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Matrize 26 gemäß der 4 weist diese im vorderen Scherbereich einen umlaufenden Scherring 32 auf, der über die sonstige Stirnfläche der Matrize 26 hervorsteht. Durch diese Maßnahme werden die Sicherungsnasen 18 weiter in das Bauteil 2 hinein geschoben, so dass die Verdreh- und Auspresssicherheit erhöht wird.In a further alternative embodiment of the die 26 according to the 4 this has a circulating shear ring in the front shear area 32 on top of the other end face of the die 26 protrudes. By this measure, the safety noses 18 further into the component 2 pushed into it, so that the twisting and Auspresssicherheit is increased.

Aus den 5A, 5B ist nochmals die bevorzugte nach Art einer Mutter ausgebildeten, hexagonalen Außenkontur des Schaftbereichs 14 zu entnehmen. Das Fügeelement gemäß den 5A, 5B umfasst anstelle des Bolzenabschnitts 16 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele nunmehr einen sich an den Schaftbereich 14 anschließenden Hülsenabschnitt 34, in dem vorzugsweise ein Innengewinde ausgebildet ist. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist das Fügeelement 6 insgesamt als eine Einpressmutter ausgebildet, bei der der Schaftbereich 14 selbst als eine Hülse mit Innengewinde ausgebildet ist.From the 5A . 5B is again the preferred designed in the manner of a mother, hexagonal outer contour of the shaft portion 14 refer to. The joining element according to the 5A . 5B includes instead of the bolt portion 16 of the preceding embodiments, now to the shaft region 14 subsequent sleeve section 34 in which preferably an internal thread is formed. In a further alternative embodiment, the joining element 6 formed overall as a press-in nut, wherein the shaft portion 14 itself is designed as a sleeve with internal thread.

Aus den Aufsichten auf das Bauteil 2 gemäß den 6A, 6B sind zwei unterschiedliche Querschnittsgeometrien des Bauteillochs 4 zu entnehmen. Gemäß 6A ist dieses kreisrund ausgeführt. Diese Variante wird vorzugsweise für Bauteile 2 eingesetzt, die sich verformen lassen und bei denen eine Verformung des Bauteils 2 unkritisch ist. In diesem Fall werden die Sicherungsnasen 18, wie in den 1-4 gezeigt, in das Bauteil 2 eingepresst, um eine Verdrehsicherung zu gewährleisten.From the supervision of the component 2 according to the 6A . 6B are two different cross-sectional geometries of the component hole 4 refer to. According to 6A this is circular. This variant is preferably for components 2 used, which can be deformed and in which a deformation of the component 2 is not critical. In this case, the safety noses 18 as in the 1 - 4 shown in the component 2 pressed in to ensure an anti-rotation.

Im Unterschied hierzu ist beim Ausführungsbeispiel nach 6B die Außenkontur des Bauteillochs 4 ebenso wie die des Schaftbereichs hexagonal, so dass aufgrund der angepassten Außenkonturen bereits eine Verdrehsicherung erreicht ist, ohne dass eine Verformung des Bauteils 2 notwendig ist. Die Abmessungen des Bauteillochs 4 entsprechen bis auf ein Einbauaspiel dem des Schaftbereichs 14. Der Zustand des Fügeelements 6 mit den nach dem Setzvorgang ausgebildeten Sicherungsnasen 18 ist in 7A dargestellt. Im Ausgangszustand ist der Schaftbereich 14 zylindrisch. Die Sicherungsnasen 18 weisen eine kegelartig Geometrie auf.In contrast, in the embodiment according to 6B the outer contour of the component hole 4 as well as the shaft portion hexagonal, so that due to the adapted outer contours already an anti-rotation is achieved without any deformation of the component 2 necessary is. The dimensions of the component hole 4 up to a Einbauaspiel that of the shaft area 14 , The condition of the joining element 6 with the safety lugs formed after the setting process 18 is in 7A shown. In the initial state is the shaft area 14 cylindrical. The safety noses 18 have a cone-like geometry.

Bei der Ausführungsvariante gemäß den 7A-7C ist nunmehr der Schaftbereich 14 im Querschnitt gesehen kreisrund ausgebildet und die Matrize 26 weist abweichend von der bisher beschriebenen kreisrunden Geometrie der Bohrung 28 radial nach innen orientierte Vorsprünge auf, die Scherstege 36 bilden. Diese Scherstege 36 scheren beim Einpressvorgang des Fügeelements 6 partiell das Schaftmaterial 20 ab und bilden die Sicherungsnasen 28 aus.In the embodiment according to the 7A - 7C is now the shaft area 14 seen in cross-section circular and the die 26 differs from the previously described circular geometry of the bore 28 radially inwardly oriented projections on the shear webs 36 form. These shearbars 36 shearing during the pressing process of the joining element 6 partially the shaft material 20 and form the safety noses 28 out.

Das hier beschriebene Verfahren und die Fügeverbindung eignen sich insbesondere für Bauteilpaarungen, bei denen eine ausreichende Umformung des Fügeelements 6 und/oder des Bauteils 2 zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung nicht möglich ist. Insbesondere eignet sich dieses Verfahren für eine Fügeverbindung zwischen einem Fügeelement 6, bestehend aus Edelstahl und einem ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Bauteil 2.The method described here and the joint connection are particularly suitable for component pairings in which a sufficient deformation of the joining element 6 and / or the component 2 to form the positive connection is not possible. In particular, this method is suitable ren for a joint connection between a joining element 6 , consisting of stainless steel and a likewise made of stainless steel component 2 ,

22: Bauteilcomponent
44: Bauteillochcomponent hole
66: Fügeelementjoining element
88th: Axialrichtungaxially
1010: Kopfbereichhead area
1212: BauteiloberseiteComponent top
1414: Schaftbereichshaft area
1515: Eckbereichcorner
1616: Bolzenabschnittbolt section
1818: Sicherungsnasesecuring lug
2222: Bauteilunterseite.Component base.
2424: Scherflächeshear area
2626: Matrizedie
2828: Bohrungdrilling
3030: Freiraumfree space
3232: Scherringshear ring
3434: Hülsenabschnittsleeve section
3636: Scherstegshear web
d1d1: Schaftbereich – AußendurchmesserShank area - outer diameter
d2d2: Scherflächen – AußendurchmesserShearing surfaces - outer diameter
d3d3: Bauteilloch – AußendurchmesserComponent hole - outer diameter
d4d4: Schaftbereich – InnendurchmesserShank area - inside diameter
d5d5: Sicherungsnasen – AußendurchmesserSafety noses - outer diameter

Claims

Joining connection between a component ( 2 ) and one into a component hole ( 4 ) positively inserted joining element ( 6 ), characterized in that by partial shearing of shaft material ( 20 ) and shifting the shaft material ( 20 ) against the underside of the component ( 22 ) An axial positive lock is formed.

Joining connection according to claim 1, characterized in that around the circumference of the shaft region ( 14 ) distributes several safety noses ( 18 ) are formed.

Joining connection according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft region ( 14 ) an outer contour deviating from a circular shape with protruding form elements ( 15 ), which are partially sheared off.

Joining connection according to claim 3, characterized in that the shaft region ( 14 ) has a polygonal outer contour and the corner regions ( 15 ) form the projecting form elements.

Joining connection according to claim 3 or 4, characterized in that the shaped elements ( 15 ) define a first outer circle whose diameter (d1) is smaller than the diameter (d3) of a through the component hole ( 4 ) defined second outer circle is.

Joining connection according to one of claims 3 to 5, characterized in that the outer contour of the component hole ( 4 ) to prevent rotation of the deviating from the circular outer contour of the shaft portion ( 14 ) is adjusted.

Joining connection according to one of claims 2 to 6, characterized in that the securing lugs ( 18 ) in the component base ( 22 ) are formed.

Joining connection according to one of claims 2 to 7, characterized in that adjacent safety lugs ( 18 ) are spaced from each other.

Joining connection according to one of claims 1 to 6, characterized in that the component ( 2 ) is undeformed.

Joining element ( 6 ) for a joint connection according to one of the preceding claims, which has a shaft region ( 14 ) having a polygonal, in particular hexagonal outer contour.

Method for inserting a joining element ( 6 ) in a component hole ( 4 ) of a component ( 2 ), wherein the one shaft region ( 14 ) joining element ( 6 ) with its shaft region ( 14 ) into the component hole ( 4 ) and for forming a positive axial securing against a die ( 26 ) is pressed, characterized in that on the outer circumference of the shaft portion ( 14 ) Shank material ( 20 ) Partially separated and moved to the component towards the formation of an axial positive lock.

A method according to claim 11, characterized in that shearing the shaft material ( 20 ) by means of a protruding shear ring ( 32 ) he follows.

Method according to claim 11 or 12, characterized in that the matrix ( 26 ) a hole ( 28 ) for the shaft area ( 14 ) which tapers towards the front die end performing the shearing.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the die ( 26 ) has a shear contour deviating from the circular shape, wherein regions projecting beyond the circular shape have shear webs ( 36 to form partial shearing.